船舶機艙設備虛擬裝配與工藝說明數字化技術研究

摘 要：我國的船舶制造業發展位于世界領先地位，船舶制造業的蓬勃發展也解決了我國大量人口的就業問題，船舶制造同樣肩負著進出口貿易和保障國家海域安全的重任。因此，船舶制造業的發展對國家經濟發展至關重要，當下計算機技術的發展，為船舶制造工藝提供了新的方法。船舶機艙設備作為船舶制造的主體部分，其裝備質量顯得尤為重要。計算機虛擬裝配技術在船舶機艙設備裝配中的應用，為裝配工藝提供了一個更加科學化的數字裝配方法，本文將對船舶機艙設備虛擬裝配與工藝說明數字化技術做簡要的分析和探討，以期為我國的船舶發展事業奉獻一己之力。

關鍵詞：船舶；機艙設備；數字化；虛擬；裝配

船舶制造業是一個大型的現代化技術化的工業產業，船舶制造業的發展在一定程度上標志著一個國家重工業的發展程度。大型船舶的制造在現代船舶制造業中興起，使得舊有的船舶設備裝配技術在一定程度上不再成為最優的選擇。現代信息化社會的崛起，計算機技術的廣泛使用，使得船舶制造業也不得不跟上時代的步伐，將新型的計算機虛擬裝配技術引入船舶設備的裝配過程中。在船舶的裝配技術過程中，船舶機艙設備的裝配是其中的主體過程。在對船舶機艙設備進行裝配時充分利用計算機三維虛擬裝配技術，對機艙設備的裝配關鍵技術進行分析，對裝配順序進行規劃，對裝配過程的設備裝配路徑進行合理的設計，同時進行相應的碰撞測試，避免在裝配的過程中發生不必要的損失，避免意外的產生。從而實現在實際裝配過程中機艙設備裝配效率的提高，裝配速度的提升，從而在根本上縮短我國船舶制造的周期，實現船舶制造技術的飛速發展。

一、虛擬裝配技術和數字化造船技術

虛擬裝配技術是通過將船舶的實際尺寸形狀和設備組件在計算機工具上進行同比例三維模擬，通過對計算機虛擬三維模型的操控及裝配結果分析，來確定船舶制造中實際裝配效果及可行性的方法。通過計算機虛擬三維模型對實際情況下船舶設備的裝配過程模擬來預期實際船舶裝配過程中所需的精確數據，工作布局，裝配步驟及整個裝配結果和效果的預期，以便實現更科學合理的實際裝配工作。在進行計算機虛擬裝配技術在船舶機艙設備裝配過程中使用時，要對所有船舶機艙設備進行形狀尺寸及功能的精準模擬，建立一套高仿真的環境，同時還要對裝配過程進行程序編寫和運行，對整個裝配過程要保證無人干預，這樣才能驗證三維模型模擬的準確性，從而得知在實際的船舶機艙設備的裝配過程中是否會出現差錯，并提出相應的解決策略。其優點是在一定程度上降低了實際裝配過程中的風險，確保實際裝配過程能夠有序進行，并對其中存在的可能的隱患進行了大幅的排除。但缺點是，模型中的場景設置都是根據人的經驗進行設定的，所以對無法預期和沒有經驗的情景無法進行有效的預期，使得在實際裝配中產生的問題無法得到解決。因此，對虛擬裝配技術的使用應該要結合實際船艙機艙設備的特點進行模擬，充分利用其中智能化的部分。

數字化造船技術在現代造船技術中開始初步使用，隨著信息化和計算機智能發展越來越高級，數字化技術在造船技術的使用也越來越成熟。數字化的造船技術是以數字化造船系統為核心，以數字化設計制造系統和過程自動化系統為主要輔助系統，在這個三個系統的配合下實現數字化造船目標的過程。

二、船舶機艙設備虛擬裝配過程仿真

船舶機艙設備虛擬裝配過程的仿真技術主要包括以下四個過程：虛擬裝配仿真平臺設計的總體思路設計、油水分離器虛擬裝配過程中的關鍵技術分析、船舶機艙設備虛擬裝配仿真平臺設計及仿真平臺登陸及主界面設計。其中對虛擬裝配仿真平臺設計的總體思路設計是為后續步驟進行指導的總領步驟，該步驟的合理設計有利于后續步驟的高效執行。

對油水分離器虛擬裝配過程的中關鍵技術要進行詳細的分析，保證虛擬過程與現實裝配過程的高度相似，實現虛擬過程對實際操作過程的目的預期。油水分離器虛擬裝配過程中主要考慮的是對其可裝配性的分析進行估計，完成合理估計后，再進行相應的場景處理和動作預設過程的編輯，同時進行適宜的腳本編輯，最終保障一個完整的與現實場景貼合度極高的人機界面，對船舶機艙設備中油水分離器裝配過程進行虛擬裝配。

對船舶機艙設備虛擬仿真平臺的設計是整個船舶機艙設備虛擬裝配過程中的重點，除了對油水分離器虛擬裝配過程的關鍵技術分析外，還要進行機艙底平臺設備虛擬仿真的重點建設。在對機艙底平臺設備虛擬仿真的模型建設過程中主要關注一下幾點：首先要對裝配的順序進行事先規劃，在計算機上進行模擬適配，接下來，要對設備裝配路徑進行規劃，保障各個設備在裝配的過程中不因裝配路徑不當而造成不必要的阻礙。最后要對機艙底平臺設備進行虛擬碰撞測試，碰撞測試的進行，有利于避免實際裝配過程中的材料資源損失，防止意外的發生。

除了上述步驟的仿真設計，最終要進行仿真平臺登錄及主界面的設計，科學合理的仿真平臺登錄及主界面設計有助于仿真模擬步驟的順利進行，保障模擬過程不受各種誤差影響。科學合理的仿真平臺登錄和主界面設計必須盡量簡潔，避免不相關因素的干擾，保證仿真模擬的有效進行。

三、工藝說明數字化的實現

為實現工藝說明的數字化，必須充分實現對機艙各模型工藝圖紙數據庫的建立，同時還要注重工藝圖紙數據庫與虛擬裝配控制系統的數據交互。在建立機艙各模型工藝圖紙數據庫時要遵循以下原則：1.保證數據庫結構簡單，簡單的數據庫結構方便對數據的抽取和使用；2.明確數據庫信息，保證數據精確；3.確保數據庫的安全性。

四、結語

綜上所述，計算機虛擬裝配技術的引入，有利于提高船舶制造的整體速度和質量，在一定程度上減少了不必要的損失，節約資源，使人力物力和財力資源得到了最合理最科學的利用。船舶機艙設備的裝配作為船舶制造過程中的主體工作，占有重要的作用，因此，在進行船舶機艙設備的裝配過程中，若能充分的使用計算機虛擬裝配技術，則大大提高了船舶的效率，縮短了船舶的制造周期。使得我國海防工業得到最大的發展，使進出口貿易為我國的經濟增長做出更大的貢獻。

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